JP3148485B2 - ポテンシオメータ入力回路 - Google Patents

ポテンシオメータ入力回路

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子制御装置を備えた
内燃機関の制御に利用する。本発明は、内燃機関のアク
セルペダルその他アクセル操作端の機械的変位を電気信
号として取込み、その内燃機関の回転速度を制御する制
御回路に利用する。本発明は、ガソリンエンジンまたは
ディーゼルエンジンを備えた自動車に利用するに適す
る。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の電子制御装置では、アクセル
ペダルその他アクセル操作端の機械的変位を電気信号と
して取込むことが必要であり、このためのアクセルセン
サとして、ポテンシオメータを用いたもの、リアクトル
回路を用いたもの、磁気感応抵抗素子を用いたもの、そ
の他が知られている。このうちポテンシオメータを用い
たものは、1個の抵抗体の両端に接続された2つの端子
とこの抵抗体の表面を摺動する摺動子により中点電位を
取り出す中点端子とを備え、その摺動子がアクセルペダ
ルに機械的に接続され、アクセルペダルの機械的変位に
したがって中点電位が変化するように構成されている。
そのアクセルセンサの入力回路は、その抵抗体のホット
側端子に定電圧を供給し、同じくコールド側端子を接地
電位に接続し、その中点電位を制御信号として利用する
構成となっている。
【0003】このような回路は単純な構成であり、装置
を安価に提供することができるが、電気回路に断線や接
触不良が発生すると検出出力が誤ることから、断線や接
触不良を検出する回路などを設け、制御をフェールセー
フに実行するように工夫された装置が用いられている。
従来例回路の一例としては特開平2−286837号公
報に開示された技術があり、特に同公報の第3図にはポ
テンシオメータのコールド側端子を別の抵抗器を介して
接地に接続する回路が開示されている。しかし、この回
路はこの別の抵抗器の端子電圧を監視する構成にはなっ
ていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ポテンシオメータの摺
動子をアクセルペダルの変位にしたがって機械的に変位
させ、その摺動子に現れる中点電位を制御入力として取
込むように構成された回路では、摺動子とポテンシオメ
ータの抵抗体との接触不良が問題になるが、これはその
接触がなくなり接触抵抗が無限大にならないかぎり、中
点電位を受け入れる回路の入力インピーダンスを高くし
ておくことにより救済できる。すなわち、仮に多少の接
触不良が発生しても受入れ回路側のインピーダンスが高
く維持されていれば中点端子に電流は流れないから中点
電位には大きい変動はない。上記公報に開示された技術
はその内容をよく調べると、この中点電位の接触不良を
救済するためのものである。
【0005】自動車のアクセルペダル変位検出回路は、
ポテンシオメータをアクセルペダルの極く近傍に配置し
て、ポテンシオメータの摺動子とアクセルペダルとの機
械的連結部分を短くし、ポテンシオメータとこの信号を
受入れる電子回路との間を電気配線で接続するように構
成することが便利である。このため、ポテンシオメータ
と電子回路との間にはワイアおよびコネクタが必要にな
る。接触不良はしばしばこの電気配線の通路、特にコネ
クタで発生する。
【0006】さらに、ポテンシオメータによるアクセル
センサはこれを二重化構成として、一方に接触不良が発
生したときにはその不良となった回路の出力を切断して
誤検出あるいは誤制御を行わないようにする技術が知ら
れている。アクセルセンサが二重化構成されている場合
に、その二つのセンサ出力が異なる出力を示すときには
いずれも正当な値を出力しているかを判別することがき
わめて重要である。従来からこのために出力値が範囲外
の値になっていることを検出するなど、比較的高価な装
置を備えることが行われている。
【0007】本発明はこのような背景に行われたもので
あって、ポテンシオメータの摺動子をアクセルペダルの
変位にしたがって機械的に変位させ、その摺動子に現れ
る中点電位を制御入力として取込むように構成された回
路で、電気配線の通路で発生する接触不良が発生したこ
とを検出し、警報を発生することを目的とする。さらに
本発明は、この警報出力にしたがって誤検出を回避し、
フェールセーフ処理を実行することができる装置を提供
することを目的とする。さらに本発明は、アクセルセン
サが二重化構成されている場合に、二つの出力が異なる
状態になったときに、不当な出力を送出している回路を
適正に判別することができる回路を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、ホット側端子
に定電圧が印加されアクセル操作端の変位に対応して中
点端子の電位が変化するポテンシオメータを備え、この
中点端子の電位を制御入力とするポテンシオメータ入力
回路である。
【0009】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記ポテンシオメータのコールド側端子は抵抗器を介して
接地電位に接続され、このコールド側端子の電位が降下
したときに警報出力を発生する警報回路を備えるところ
にある。
【0010】前記中点端子の電位および前記コールド側
端子の電位をそれぞれディジタル信号に変換するディジ
タル・アナログ変換回路と、このディジタル信号を取込
み処理を実行するプログラム制御回路とを備え、このプ
ログラム制御回路は、前記中点端子の電位に変化が検出
されたときに前記コールド側端子の電位が所定値を越え
て降下しているときにはその取込んだ中点端子の電位に
ついてフェールセーフ処理を実行する手段を備えること
が望ましい。
【0011】前記ポテンシオメータは、現用および予備
用として二重化され、前記コールド側端子の電位が降下
したときに現用および予備用の切換を行う回路手段を備
えることが望ましい。
【0012】
【作用】本発明のポテンシオメータ入力回路は、アクセ
ルに連動するポテンシオメータの電気配線の通路で発生
する接触不良が発生したことを検出し、警報を発生す
る。さらに、この警報出力にしたがって誤検出を回避
し、フェールセーフ処理を実行する。さらに、ポテンシ
オメータが二重化構成されている場合に、二つの出力が
異なる状態になったときに、正当な出力を送出している
回路を適正に判別する。
【0013】ここで、ポテンシオメータの電気配線の通
路で発生する接触不良が発生したことを検出する方法に
ついて図4を参照して説明する。図4は検出する方法を
説明するための等価回路を示す図である。端子T0 には
定電圧+Vが印加されている。端子T2 は抵抗R3 を介
して接地され、信号SIG2を出力する。端子T1 はポ
テンシオメータPの摺動子に接続され、信号SIG1を
出力する。実際の配線においてポテンシオメータPには
三つの端子が備えられ、中継コネクタによりそれぞれ端
子T0 、T1 、T2 に接続される。したがって、図4に
おいて破線で示した抵抗Rx 、Ry 、Rz は、中継コネ
クタの接触不良または電気配線の断線などにより予期せ
ずに発生する抵抗を表す。以下では、説明をわかりやす
くするために、電気配線の抵抗も含めて中継コネクタの
接触抵抗として説明する。
【0014】中継コネクタに接触不良が発生していなけ
れば、抵抗Rx 、Ry 、Rz の値は無視できるほど小さ
い。しかし、接触不良が発生すれば、抵抗Rx 、Ry
zの値は大きく増加する。そこで、中継コネクタに接
触不良が発生した状態を想定し、抵抗Ry の抵抗値が
増加した場合、抵抗Rz の抵抗値が増加した場合、
抵抗Rx の抵抗値が増加した場合、抵抗Rz およびR
x の抵抗値が同時に増加した場合の信号SIG1および
SIG2の変化について説明する。
【0015】定電圧+Vの電圧値をE、抵抗R1 の抵抗
値をR1 、抵抗R2 の抵抗値をR2、抵抗R3 の抵抗値
をR3 、抵抗Rx の抵抗値をRx 、抵抗Ry の抵抗値を
y、抵抗Rz の抵抗値をRz とすると、中継コネクタ
の接触が良好であるとき、 Rx =Ry =Rz ≒0Ωであるから、 SIG1=〔E・(R2 +R3 )〕/〔R1 +R2 +R
3 〕 SIG2=〔E・R3 〕/〔R1 +R2 +R3 〕 となる。上式はそれぞれ信号SIG1およびSIG2の
電圧値を表している。ここで、 Ry が増加した場合、端子T0 から信号SIG1を受
け入れる回路の入力インピーダンスを高くしておくこと
により、端子T0 にはほとんど電流が流れず、Ry が無
限大、すなわち非接触状態にならない限り信号SIG1
にほとんど変化はない。したがって、アクセルセンサ入
力回路に与える影響もほとんどない。 Rz が増加した場合、 Rx =Ry ≒0Ωであるから、 SIG1=〔E・(R2 +R3 )〕/〔Rz +R1 +R
2 +R3 〕 SIG2=〔E・R3 〕/〔Rz +R1 +R2 +R3 〕 となる。この場合にRz は、信号SIG1およびSIG
2の電圧値を表す上式のいずれについてもその分母に現
れている。すなわち、Rz の増加に伴い信号SIG1お
よびSIG2の電圧値はそれぞれ降下する。したがっ
て、アクセルセンサ入力回路には誤った値の信号SIG
1およびSIG2が与えられるため、アクセルセンサ入
力回路の出力信号で動作する装置の正確な動作は得られ
ない。しかし、一般に信号SIG1の降下はアクセルの
“閉”を示す信号として用いられるため、誤動作による
危険度は小さい。 Rx が増加した場合、 Rz =Ry ≒0Ωであるから、 SIG1=〔E・(R2 +Rx +R3 )〕/〔R1 +R
2 +Rx +R3 〕 SIG2=〔E・R3 〕/〔R1 +R2 +Rx +R3 〕 となる。この場合にRx は、信号SIG1の電圧値を表
す式においては分子および分母の両方に現れている。分
子において電圧値Eを乗じることから信号SIG1の電
圧値はRx の増加に伴って上昇する。信号SIG2の電
圧値を表す式においては分母にRx が現れている。すな
わち、信号SIG2の電圧値はRx の増加に伴って降下
する。したがって、アクセルセンサ入力回路に誤った値
の信号SIG1およびSIG2が与えられるため、アク
セルセンサ入力回路の出力信号で動作する装置の正確な
動作は得られない。一般に信号SIG1の上昇はアクセ
ルの“開”を示す信号として用いられるため、誤動作に
よる危険度は大きい。 Rx およびRz が同時に増加した場合、 Ry ≒0Ωであるから、 SIG1=〔E・(R2 +Rx +R3 )〕/〔Rz +R
1 +R2 +Rx +R3 〕 SIG2=〔E・R3 〕/〔Rz +R1 +R2 +Rx
3 〕 となる。この場合にRx は、信号SIG1の電圧値を表
す式においては分子および分母の両方に現れ、Rz は分
母に現れている。すなわち、Rx およびRz の値によっ
て信号SIG1の電圧値は上昇する場合もあれば下降す
る場合もある。信号SIG2の電圧値を表す式において
x およびRz は分母に現れている。すなわち、Rx
よびまたはRz が増加すれば信号SIG2の電圧値は降
下する。したがって、アクセルセンサ入力回路に誤った
値の信号SIG1およびSIG2が与えられるため、ア
クセルセンサ入力回路の出力信号で動作する装置の正確
な動作は得られない。
【0016】以上説明したように、中継コネクタに接触
不良が発生したときには、いかなる場合でも信号SIG
2の降下が認められる。したがって、信号SIG2を監
視することによりポテンシオメータ、中継コネクタ、電
気配線の異常を検出することができる。
【0017】
【実施例】本発明実施例の構成を図1を参照して説明す
る。図1は本発明実施例装置のブロック構成図である。
【0018】本発明は、ホット側端子T0 に定電圧が印
加されアクセル操作端の変位に対応して中点端子T1
電位が変化するポテンシオメータPを備え、この中点端
子T1 の電位を制御入力とするアクセルセンサ入力回路
である。
【0019】ここで、本発明の特徴とするところは、ポ
テンシオメータPのコールド側端子T2 は抵抗器R3
介して接地電位に接続され、このコールド側端子T2
電位が降下したときに警報出力を発生する警報回路AR
を備えるところにある。中点端子T1 の電位およびコー
ルド側端子T2 の電位をそれぞれディジタル信号に変換
するアナログ・ディジタル変換回路AD1およびAD2
と、このディジタル信号を取込み処理を実行するプログ
ラム制御回路CPUとを備え、このプログラム制御回路
CPUは、中点端子T1 の電位に変化が検出されたとき
にコールド側端子T2 の電位が所定値を越えて降下して
いるときにはその取込んだ中点端子T1の電位について
フェールセーフ処理を実行する手段を備えている。アナ
ログ・ディジタル変換回路AD1およびAD2はいずれ
もポテンシオメータPの抵抗値(図4で示したR1 、R
2 、R3 )に比較して充分に高いインピーダンスを有し
ている。
【0020】次に、プログラム制御回路CPUの動作を
図2を参照して説明する。図2はプログラム制御回路C
PUの動作を示すフローチャートである。ポテンシオメ
ータPの摺動子に接続されている端子T1 から信号SI
G1をアナログ・ディジタル変換回路AD1に取込む
(S1)。信号SIG1に変化が検出されると(S
2)、続いて端子T2 から信号SIG2をアナログ・デ
ィジタル変換回路AD2に取込む(S3)。プログラム
制御回路CPUは、クロック発生回路CLKのクロック
に同期して切換回路EXを切換え、信号SIG1または
SIG2を取込んでいる。このとき、信号SIG2の電
圧値から電圧降下が検出されると(S4)、ポテンシオ
メータPあるいはポテンシオメータPとアクセルセンサ
入力回路とを接続する電気配線に異常が発生したとして
警報回路ARに警報の出力を指示する(S6)。また、
アクセルセンサ入力回路の出力信号により制御を行って
いる他の装置が危険側に誤動作しないように、あらかじ
めプログラムされているフェールセーフ処理を行う(S
7)。本発明実施例装置では、プログラム制御回路はス
ロットル/ラック制御モータMの制御を行っている。ま
た、ポテンシオメータPが現用予備として二重化構成さ
れている場合には、現用予備の切換を行う(S8)。信
号SIG2の電圧値に電圧降下が検出されなければ(S
4)、ポテンシオメータPあるいはポテンシオメータP
とアクセルセンサ入力回路とを接続する電気配線に異常
はないとして、先に取込んでいる信号SIG1の電圧値
によりスロットル/ラック制御モータMの制御を行う。
【0021】前述した二重化構成されたポテンシオメー
タPを図3を参照して説明する。図3は二重化構成され
たポテンシオメータPのブロック構成図である。現用お
よび予備として二系統のポテンシオメータP1およびP
2が設けられている。ポテンシオメータP1およびP2
は半導体スイッチにより構成される切換回路SWに接続
されている。プログラム制御回路CPUからの現用予備
切換信号によりポテンシオメータP1またはP2の出力
は切換られる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のポテンシ
オメータ入力回路は、電気配線の通路で発生する接触不
良が発生したことを検出し、警報を発生することができ
る。さらに、この警報出力にしたがって誤検出を回避
し、フェールセーフ処理を実行することができる。さら
に、アクセルセンサとしてポテンシオメータが二重化構
成されている場合に、正当な出力を送出している回路を
適正に判別し切換えることができる。
【0023】これにより、電子回路により制御される装
置を備えた自動車における安全性を向上させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例装置のブロック構成図。
【図2】プログラム制御回路の動作を示すフローチャー
ト。
【図3】二重化構成されたポテンシオメータのブロック
構成図。
【図4】検出する方法を説明するための等価回路を示す
図。
【符号の説明】
AD1、AD2 アナログ・ディジタル変換回路 AR 警報回路 CLK クロック発生回路 CPU プログラム制御回路 EX、SW 切換回路 M スロットル/ラック制御モータ P、P1、P2 ポテンシオメータ R1 、R2 、R3 、Rx 、Ry 、Rz 抵抗 SIG1、SIG2 信号 T0 、T1 、T2 端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 9/00 - 11/10 F02D 41/00 - 45/00 395 G01D 5/00 - 5/252 G01D 5/39 - 5/62

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ホット側端子(T0 )に定電圧が印加さ
    れアクセル操作端の変位に対応して中点端子(T1 )の
    電位が変化するポテンシオメータ(P)を備え、この中
    点端子の電位を制御入力とするポテンシオメータ入力回
    路において、 前記ポテンシオメータ(P)のコールド側端子(T2
    は抵抗器(R3 )を介して接地電位に接続され、 このコールド側端子(T2 )の電位が降下したときに警
    報出力を発生する警報回路を備えたことを特徴とする
    テンシオメータ入力回路。
  2. 【請求項2】 前記中点端子(T1 )の電位および前記
    コールド側端子(T2)の電位をそれぞれディジタル信
    号に変換するディジタル・アナログ変換回路と、このデ
    ィジタル信号を取込み処理を実行するプログラム制御回
    路とを備え、 このプログラム制御回路は、前記中点端子(T1 )の電
    位に変化が検出されたときに前記コールド側端子
    (T2 )の電位が所定値を越えて降下しているときには
    その取込んだ中点端子の電位についてフェールセーフ処
    理を実行する手段を備えた請求項1記載のポテンシオメ
    ータ入力回路。
  3. 【請求項3】 前記ポテンシオメータは、現用および予
    備用として二重化され、前記コールド側端子(T2 )の
    電位が降下したときに現用および予備用の切換を行う回
    路手段を備えた請求項1記載のポテンシオメータ入力回
    路。
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